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ISSN : 1226-4768(Print)
ISSN : 2288-1247(Online)
Food Engineering Progress Vol.20 No.1 pp.53-58
DOI : https://doi.org/10.13050/foodengprog.2016.20.1.53

Physicochemical Characteristics and Antioxidant Activities of Cookies with Red Raspberry (Rubus crataegifolius)

Kyung Mi Yun, Ha Sook Chung*
Department of Food and Nutrition, Duksung Women’s University
Corresponding author: Ha Sook Chung, Department of Food and Nutrition, Duksung Women’s University, 144 Samyang-ro, Dobong-gu, Seoul 01369, Korea +82-2-901-8593+82-2-901-8593hasook@duksung.ac.kr
January 22, 2016 February 4, 2016 February 14, 2016

Abstract

Red raspberry (Rubus crataegifolius) is a well-known fruit with excellent antioxidant, anti-inflammatory, anti-bacterial and anti-cancer resources containing bioactive phenolic acids, terpenoids, glucosinolates, and glycosides. The aim of our study is to investigate the effect of red raspberry cookies on quality characteristics and antioxidant activities. Cookies were prepared adding different concentrations of red raspberry powder (0, 5, 10, 20, 30, and 50% to the flour weight). The bulk density, pH, spread ratio, loss rate, leavening rate, color, hardness of dough, and cookies were investigated. As a result, the pH of the dough, leavening and loss rate, and L- and b-value of the cookies are significantly decreased with increasing levels of red raspberry powder (p <0.05). On the other hand, spread ratio, a-value, and brix of the cookies are significantly increased with increasing levels of red raspberry powder (p <0.05). Total phenol compounds and FRAP assay are significantly increased with increasing levels of red raspberry powder (p <0.05). Based on the overall observation, red raspberry cookies with 10-20% Rubus crataegifolius powder is recommended to take advantage of its functional properties with consumer acceptability.


산딸기 쿠키의 품질특성 및 항산화 효과

윤 경미, 정 하숙*
덕성여자대학교 자연과학대학 식품영양학과

초록


    Duksung Women's University

    서 론

    소득 수준 향상으로 건강에 대한 관심이 높아지면서, 건 강 기능성이 식품선택 시 중요한 요인으로 인식되고 있으며 (Han et al., 2007), 다양한 생리활성 기능을 함유한 식품소 재로 생리활성 물질을 탐색하고 기능성 식품으로 개발하고 자 하는 연구가 꾸준히 증가하고 있다(Sung et al., 2009).

    쿠키는 대표적인 편이 식품으로 수분 함량이 낮아 품질 변화가 적고, 저장성과 감미도가 높아 전 연령층에서 간식 으로 애용되고 있으며(Kim et al., 2008), 다양한 소재를 첨가한 기능성 쿠키에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다 (Chae et al., 2000; Lee et al., 2008; Park et al., 2008; Lee et al., 2009; Jeon et al., 2013; Song et al., 2014; Choi et al., 2015; Lim et al., 2015).

    산딸기(Rubus crataegifolius)는 장미과(Rosaceae)에 속하 는 관목의 열매로 중국, 일본 및 한반도 전역의 야산이나 산악지역에 널리 분포되어 있고(Han et al., 2010), 항산화 능, 항균, 항암효과 등이 우수한 천연 소재이다(Bobinaite et al., 2012). 그럼에도 불구하고, 산딸기는 육질이 약하고 저장성이 낮아 수확, 운송, 보관 과정 중 부패 가능성이 높으므로(Jeong et al., 2006), 산딸기의 활용 가치를 높이 기 위해 가공식품 형태로 변형시켜 유통시키는 것이 유용 (Lee et al., 2003a; Lee et al., 2003b)하므로, 최적의 가공 공정을 설립하기 위한 연구가 꾸준히 지속되고 있다.

    따라서 본 연구에서는 국내산 산딸기의 우수성을 규명하 기 위한 연구의 일환으로, 산딸기 분말을 제조한 후, 분말 대체비율에 의한 산딸기 쿠키의 물리화학적 특성 및 관능 적 품질특성을 평가하고, 항산화 효과 규명을 통해 부가가 치가 우수한 쿠키 개발을 위한 실험적 기초자료를 확립하 고자 한다.

    재료 및 방법

    실험재료

    실험에 사용한 산딸기는 NH 남거창농협(Geochang, Korea) 에서 구매한 후 동결 건조(OPR-FDU-8603, Operon, Gimpo, Korea)시켜 블랜더(HR1372, Philips, Shanghai, China)로 분쇄하여 사용하였다. 밀가루(1 grade medium flour, CJ CheilJedang, Seoul, Korea), 백설탕(White sugar, CJ Cheil- Jedang), 버터(Namyang Devinch butter, LotteFood, Cheonan, Korea), 베이킹 파우더(Chamimat Baking powder, Choya- Food, Eumseong, Korea), 소금(Kosher salt, Deail, Eumseong, Korea) 및 계란 등은 서울 소재 마트에서 구입하 였다.

    쿠키 반죽 준비 및 굽기

    쿠키 반죽은 Jung et al. (2014)의 방법을 참고하여 배합 비를 결정하였으며, 버터, 설탕, 소금을 반죽기(K5SS, Kitchen Aid, Benton Harbor, MI, USA)의 6단에서 5분간 혼합하고, 계란을 넣고 6단에서 5분간 크림화 한 후, 밀가 루, 산딸기 분말, 베이킹 파우더를 넣고 2단에서 5분간 혼 합하여 반죽하였다(Table 1). 산딸기 분말을 첨가하지 않은 쿠키를 대조군으로 설정하고, 첨가군은 밀가루 100 g에 대 해 산딸기 분말을 각각 5, 10, 20, 30, 50 g으로 대체하여 첨가하였다(w/w). 반죽은 두께 0.7 cm, 직경 7 cm로 성형 하였고, 성형한 반죽은 180℃로 예열된 전기오븐(HB- 428GB, Samsung, Suwon, Korea)에 넣어 16분간 구운 후, 실온에서 1시간 동안 방냉하였다.

    시료액 제조

    동결건조 시킨 산딸기 분말과 잘게 부순 쿠키 시료 50 g에 중량대비 10배(w/v)의 70% ethanol을 첨가하고 실온에 서 72시간 동안 침지시킨 후 추출 후 여과하여, 농축기(N- 1000S-W, Eyela, Tokyo, Japan)로 농축한 뒤 동결 건조하 였다. 항산화 활성은 건조된 시료를 10 mg/mL 농도로 증 류수에 용해시켜 시료액으로 사용하였다.

    반죽 밀도 및 pH

    쿠키 반죽의 밀도는 50 mL 메스실린더에 증류수 30 mL을 첨가하고 5 g의 반죽을 넣었을 때 늘어난 부피를 측 정하여 반죽 부피에 대한 무게 비(g/mL)로 계산하였다. 반 죽의 pH는 Choi et al. (2015)의 방법을 변형하여 측정하 였다. 즉, 쿠키 5 g에 증류수 45 g을 가하여 균질화 시킨 후 여과지(Whatman No. 1, Whatman International Ltd., Maidstone, UK)로 여과한 후 pH meter (BP3001, Trans Instruments, Jalan, Singapore)로 측정하였다.

    퍼짐성 및 굽기 손실률

    쿠키의 퍼짐성 지수(Spread factor)는 AACC method 10- 50D 방법(AACC, 2000)으로 측정한 후 평균값을 계산하였 다. 굽기 손실률(Loss rate)은 쿠키를 굽기 전 반죽의 중량 과 구운 후 쿠키, 대조군 및 첨가군 쿠키의 중량을 측정하 여 그 차이에 대한 비율로 산출하였다.

    Spread factor =

    Average width of 6 cookies, mm /Average thickness of 6 cookies, mm

    Loss rate =

    Weight of Dough-Weight of Cookie, g / Weight of Dough, g

    색도 및 경도

    색도 측정은 색도계(Spectro photometer CM-3500d, Minolta, Tokyo, Japan)를 사용하여 쿠키 표면의 L, a, b값을 측정하였 다. 쿠키의 조직감은 Kim et al. (2010)의 방법을 참고하여 측정하였다. Texture Analyzer (LLOYD Instrument, Ametek, Inc., West Sussex, UK)를 이용하여 원형 탐침을 사용하였고, Test speed는 5 mm/sec, trigger force는 10 gf로 설정하였다.

    총 페놀 화합물 함량

    총 페놀 화합물 함량은 Florence et al. (1992)의 Folin- Denis 방법을 이용하여 측정하였다. 시료액 50 μL와 folinciocalteu’s phenol reagent (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 50 μL를 첨가하여 혼합한 후, 10% sodium carbonate 용액 150 μL를 가하여 암실에서 1시간 동안 방 치하고 ELISA reader (SpectraMax, Molecular Devices, LLC, Sunnyvale, CA, USA)로 760 nm에서 흡광도를 측정 하였다. Gallic acid (Sigma Chemical Co.)를 이용하여 검 량선을 작성하였고 mg GAE/g DW로 나타내었다.

    항산화 활성

    시료의 항산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH, Sigma Chemical Co.)에 의한 radical 소거 효과를 측정하 는 Blois (1958) 방법을 활용하였다. 시료액 100 μL에 0.4 mM의 DPPH용액 100 μL를 가하고 실온에서 30분 반응시 킨 후 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS radical 소 거활성은 Fellegrini et al. (1999)의 방법을 참고하였다. 즉, 7.4 mM ABTS 용액과 2.6 mM K2S2O8 용액을 혼합하여 16시간 방치시킨 후, ABTS solution 190 μL와 시료액 10 μL을 혼합 후 실온의 암소에서 10분 동안 반응시킨 후 흡 광도를 측정하였다. FRAP 환원능 측정은 반응액 190 μL 과 시료 10 μL를 혼합하여 30분간 반응시킨 후 595 nm에 서 흡광도를 측정하였고, 표준물질로 Trolox (Sigma Chemical Co.)를 사용하였으며, mg TEAC/g DW로 나타 내었다(Benzie & Strain, 1996).

    관능검사

    관능검사는 덕성여자대학교 식품영양학과 학부 및 대학 원에 재학중인 학생 중 17명을 패널로 선정하여 실험 목 적과 평가 방법 및 측정 항목에 대해 인지될 수 있도록 충분히 설명한 뒤 실시하였다. 평가 항목은 쿠키의 표면 색깔(Crust color), 표면 감촉(Top grain), 향미(Flavor), 신 맛(Sourness), 단맛(Sweetness), 경도(Hardness), 전반적인 기호도(Overall preference)이며 9점 척도(1, 대단히 싫다; 9, 대단히 좋다)를 사용하여 평가하였다. 각 시료는 3자리 난수표를 이용하여 구분하였다

    통계처리

    모든 실험은 3회 반복하였고, 실험 결과는 SPSS ver. 22.0 (Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 실험 군의 평균과 표준편 차로 계산하고 ANOVA 분석 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 실시하여 대조군과 산딸기 분말 첨가 군 간의 유의성을 검정하였다.

    결과 및 고찰

    반죽 밀도 및 pH

    실험 결과, 산딸기 쿠키의 밀도는 대조군보다 약간 높게 측정되었으나 그 차이가 유의적이지는 않았으며, 첨가군 간에서도 유의적인 차이는 나타나지 않았다(Table 2). 이는 크랜베리 쿠키에서도 첨가군 간 유의적인 차이를 보이지 않았지만 대조군 보다 약간 증가하여 이번 실험 결과와 유 사한 결과가 나타났다. 따라서 이번 실험 결과에서 밀도가 낮게 나타난 것은 산딸기 분말의 입자 크기가 쿠키 밀도에 영향을 끼친 것으로 생각된다. 이는 크랜베리 분말이 밀가 루로 대체되면서 입자 크기 차이로 반죽이 조밀해져 상대 적으로 첨가군 반죽의 밀도가 대조군 보다 크게 측정된 결 과(Choi et al., 2015)와 일치되는 것으로 확인되었다. 산딸 기 분말의 pH는 3.55이고(data not shown), 쿠키 반죽의 대조군은 pH 7.40이었다. 동결건조된 산딸기 분말의 첨가 량이 증가함에 따라 반죽의 pH가 유의적으로 감소하여 최 고 농도인 50% 첨가군에서 pH 3.97을 나타내었다(p<0.05) (Table 2). 이는 딸기에 함유된 유기산으로 인해 첨가량이 증가할수록 pH가 감소한 연구(Lee et al., 2009)와 동일한 결과를 보여주어, 이번 실험에서도 산딸기에 함유된 유기 산이 쿠키 pH에 영향을 미친 것으로 사료된다.

    퍼짐성, 굽기 손실률

    쿠키 퍼짐성(spread ratio)은 산딸기 분말을 5, 10, 20, 30, 50 g 첨가함에 따라 6.97-7.61 범위로 퍼짐성이 증가하 였다(Table 2). 이는 딸기 첨가량이 증가할수록 퍼짐성이 증가한 연구(Lee et al., 2009)와 유사한 결과를 보여주었다. 굽기 손실률은 12.60-9.43으로, 첨가량이 증가할수록 감소 하였다. 이는 오디(Park et al., 2008) 및 더덕 쿠키(Song et al., 2014)의 실험결과와 동일하였으며, 이번 실험에서도 산딸기 첨가가 반죽의 결합수 양을 증가시켜 굽기 손실률 에 영향을 준 것으로 사료된다.

    색도 및 경도

    산딸기 분말을 첨가한 쿠키의 색도와 경도는 Table 2에 나타낸 바와 같다. 쿠키의 L값은 산딸기 분말을 첨가함에 따라 유의적으로 감소하였고(p<0.05), 적색도를 나타내는 a 값은 대조군 쿠키가 -0.85이었고 30% 첨가군까지 유의적 으로 증가하였고(p<0.05), b값은 첨가량이 증가할수록 유의 적으로 감소하였다(p<0.05). 쿠키의 색도는 부재료의 색도 와 환원당에 의한 비효소적 메일라드 반응 및 당에 의한 카라멜화 반응 등에 영향을 받는다(Park et al., 2005). 쿠 키 경도는 5% 첨가군을 제외하고는 모든 시료에서 산딸기 분말이 증가할수록 37.98-75.37까지 유의적으로 경도가 증 가하였다. 이는 딸기 안토시아닌에 의한 쿠키의 경도 변화 (Lee et al., 2009; Chae et al., 2000), 오디박 분말 첨가 쿠키의 경도변화(Jeon et al., 2013)와 유사한 실험결과를 보여주고 있으며, 이러한 현상은 부재료가 시료의 단백질 량에 변화를 주어 반죽의 물리적 특성이 변하고 쿠키 내부 기공이 작아지면서 쿠키 경도가 증가(Heseney et al., 1979)된 것으로 사료된다.

    총 페놀 화합물 함량

    산딸기 분말의 총 페놀 화합물 함량은 136.45 mg GAE/ g으로 측정되었으며, 기존에 보고된 야생과 재배종 산딸기 의 총 페놀 함량은 182.97 mg GAE/g과 115.70 mg GAE/ g으로(Lee et al., 2014) 재배환경에 따라 상이한 결과를 보 여주고 있다. 대조군 쿠키의 총 페놀 화합물 함량은 4.03 mg GAE/g으로 가장 낮았으며, 50% 첨가군은 56.17 mg GAE/g으로 산딸기 분말 첨가량에 따라 유의적으로 증가하 는 결과를 나타내었다(p<0.05). 이러한 결과는 산딸기의 주 요 건강기능 성분인 안토시아닌 등 페놀성 화합물(Bobinaite et al., 2012)이 쿠키의 총 페놀 화합물에 영향을 미친 것으 로 판단된다.

    쿠키의 항산화 활성

    산딸기 분말의 DPPH free radical 소거능이 89.46%, 대 조군 쿠키 11.87%, 50%의 산딸기가 첨가된 쿠키는 50.42% 로 첨가량이 증가할수록, 즉, 총 폴리페놀 함량이 높을수록 항산화 활성이 증가되었다(Fig. 2). 이는 폴리페놀 등 산딸 기의 주요 항산화 성분이 쿠키의 항산화 작용에 동일하게 영향을 주었다는 보고(Bobinaite et al., 2012)와 일치하는 것으로 생각된다. 산딸기 분말의 ABTS 소거능은 99.88%, 대조군 쿠키는 3.62%의 가장 낮은 소거능을 보였으며, 50% 첨가 쿠키의 경우, 81.13%로 유의적으로 증가하였다 (p<0.05) (Fig. 2). FRAP은 ferric ion이 ferrous ion으로 전 환되는 산화 및 환원 반응에 의한 항산화 활성을 평가하는 방법으로, 총 항산화 효과를 측정할 수 있는 장점이 있어 많이 사용되고 있다(Moon et al., 2003; Lim et al., 2007). 산딸기 분말의 FRAP 환원능은 212.05 mg TEAC/g이고, 대조군 쿠키가 3.18 mg TEAC/g으로 나타났으며, 산딸기 분말 첨가량이 증가함에 따라 50% 첨가군은 85.24 mg TEAC/g까지 FRAP 환원능이 증가하였다(Fig. 3). 이는 산 딸기에 함유된 각종 페놀 화합물이 FRAP 환원능에 주요 영향을 미친 것으로 사료된다. Fig. 1

    관능검사

    산딸기 쿠키의 기호도를 평가한 관능검사 결과는 Table 3과 같다. 동결건조시킨 산딸기 분말이 첨가된 쿠키의 표 면 색깔, 표면 감촉, 향미 및 단맛은 산딸기 분말이 20% 까지 첨가된 경우에 선호도가 증가하였고, 30% 이상 첨가 된 경우 선호도가 감소하였고, 신맛에 대한 기호도는 10% 첨가군에서 선호도가 6.38로 가장 높았다. 이러한 현상은 20% 이상 첨가 시에는 단맛이 감소되고 산딸기 특유의 향 과 새콤한 맛이 상승하여 관능평가에서 거부감을 나타낸 것으로 판단된다. 쿠키 경도는 20% 첨가군에서 가장 높은 선호도를 보였지만 첨가군 간의 유의적인 차이는 없었다. 전반적인 기호도를 보았을 때, 산딸기 분말을 각각 10%와 20% 첨가하였을 때 모든 기호도 항목에서 높게 평가되어, 기능성 쿠키 개발 시 최적의 농도라고 추정된다.

    요약 및 결론

    본 연구는 산딸기(Rubus crataegifolius) 분말 쿠키의 이 화학적 특성 및 항산화 효과를 관찰하여 기능성 쿠키로의 이용 가능성을 알아보고자 시도되었다. 반죽 밀도는 산딸 기 분말 첨가량에 의해 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 반죽 pH는 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 감소하였 다(p<0.05). 쿠키의 퍼짐성은 첨가량이 증가할수록 유의적 으로 증가하였으며, 굽기 손실률과 팽창률은 첨가량이 증 가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 쿠키 색도는 첨가량 이 증가함에 따라 L-, b-value는 유의적으로 감소하였으며 (p<0.05), 경도와 당도는 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 쿠키의 관능검사 결과, 모든 평가 항 목이 첨가량이 증가함에 따라 선호도가 증가하였으며, 특 히 10-20% 첨가군 쿠키가 가장 높은 선호도를 보여주었다. 쿠키의 총 페놀 화합물 함량, DPPH free radical과 ABTS 소거능 및 FRAP 환원능은 첨가량이 증가할수록 모두 유 의적으로 증가하였다(p<0.05). 이상의 결과를 근거로, 항산 화능과 기호도가 우수한 산딸기 쿠키는 동결건조 분말을 10-20% 첨가 시 최적의 제품이 될 것으로 생각된다.

    감사의 글

    본 연구는 2015년도 덕성여자대학교 교내연구비에 의해 수행되었으며, 지원에 감사 드립니다.

    Figure

    FOODENGPROG-20-53_F1.gif
    Total phenol compound contents of R. crataegifolius powder (RC powder) and cookies added with R. crataegifolius powder.

    All values are mean±SD (n=3). a-gMeans in a column by different superscripts are significantly different at the p<0.05 level by Duncan’s multiple range test.

    FOODENGPROG-20-53_F2.gif
    DPPH and ABTS Radical Scavening activity of R. crataegifolius powder (RC powder) and cookies added with R. crataegifolius powder.

    All values are mean±SD (n=3). a-gMeans in a column by different superscripts are significantly different at the p<0.05 level by Duncan’s multiple range test.

    FOODENGPROG-20-53_F3.gif
    FRAP assay of R. crataegifolius powder (RC powder) and cookies added with R. crataegifolius powder.

    All values are mean±SD (n=3). a-eMeans in a column by different superscripts are significantly different at the p<0.05 level by Duncan’s multiple range test.

    Table

    Ingredient composition of cookies containing various contents of R. crataegifolius powder
    Quality characteristics of dough and cookies added with R. crataegifolius powder
    1)All values are mean ± SD (n=3).
    a-fMeans within the same row without a common letter are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
    NSNot significantly different at p<0.05.
    Preference of cookies added with R. crataegifolibus powder
    a-fMeans within the same row without a common letter are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.

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